散热器全工况图的绘制

2 散热器全工况测试
　　
　　由上可知，同一散热器在不同标准测试工况下得到的特性系数A、B基本一致。但就此得出散热器特性系数与测试条件无关的结论还尚欠充分，因为散热器的标准测试工况与实际使用条件有很大不同：在标准工况下，无论是散热器供水温度，还是流量，其变化范围均比在使用工况下散热器实际的变化范围要小，而且不论何种标准测试工况，特性系数A、B均是在定流量条件下得出的。这与散热器的使用工况也有比较大的差别，特别是在计量供热系统中，散热器的变流量调节是用户行为节能的主要手段。因此，有必要对散热器进行全工况测试。为此，作者对天津某散热器厂生产的LLD型对流散热器进行了全工况测试。其中，流量150～10kg/h；供水温度90～60℃，结果见表4、表5、图6。
　　
　　　　　　流量工况测试（W） 　　　　　　　　　　　　　　表（4）

　　注：1.表中的温度和流量是归整后的数值；
　　2.散热器标准测试室温度20℃。
　　结果见表5、图3。
　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　图2　散热量与计算温差关系
　　
　　　　　　　散热器变流量工况测试　　　　　　　　　　　　　　 表（5）

　　由图3可知，散热器在全工况测试条件下仍保持了较好的一致相关性。
　　
3 散热器热特性方程
　　
　　由上分析可和，散热器热特性系数A、B与测试条件无关，即无论是在定流量还是变流量工况下，特性系数A、B只与散热器自身特性有关而与测试条件无关。这样，我们便有可能根据散热器标准测试得到的准则关系式进行散热器热特性方程求解，从而绘制散热器的全工况选型图。
　　散热器在测试工况下，存在如下平衡方程：
　　 　　　　　　　　（2）
　　 　　　　　　　　　　　（3）
　　 　　　　　　　 （4）
　　 　　 　　　　　　　　　　　　　（5）
　　式中： Q----散热量，W；G：流量，kg/h；
　　　t_g、t_h、t_n----供、回水温度及室温，℃；
　　　t′_n----测试室内温度，一般为20℃或18℃。
　　式（3-1）～（3-4）即为散热器在测试工况下的热特性方程。
　　
4 散热器全工况图绘制
　　
　　一般来说，散热器产品样本中给出的散热量是散热器在标准工况下的散热量。当供热系统的设计供回水温度与标准工况不同时，就必须进行标准散热量的换算。同时，为方便设计，设计人员也需要了解散热器在各种工况下散热量的变化。为此，绘制散热器全工况图十分必要。
　　对给定散热器来说，其特性系统A、B可通过标准测试工况来确定，得到A、B即可求解上述热特性方程，并绘制该散热器的全工况图，如图4。其中，A=5.2914，B=1.317，室温20℃。图中，横坐标为散热器进流量，kg/h；纵坐标为散热量，W。放射状直线为等供回水温差线，上抛形曲线为等供水温度线，虚线为等回水温度线。
　　　　
　　　　　　　　　　　图4 散热器全工况图（室温20℃ ）
　　
　　图4中，1为标准工况点，供回水温度95℃/70℃，温差25℃，由横坐标可知流量为42kg/h，由纵坐标可知散热量为1220W。当供水温度保持95℃不变，流量增大时，散热器工况点将沿95℃供水曲线由1点向2点移动，2点从回水温度为95℃/80℃，温差15℃，此时，流量为79kg/h，散热量为1370W；当供回水温差保持25℃不变时，随流量减小，散热器工况点将沿25℃温差线由点1向点3移动，3点供回水温度为75℃/50℃，温差25℃，此时，流量为26kg/h，散热量为730W。
　　由图4可知，当供水温度不变时，随着流量增大，散热量增加，回水温度升高，且二者表现为相似的趋势，即开始时增加较快，随后逐渐减慢并趋于饱和。对回水温度来说，其饱和温度即为相应的供水温度，因此饱和散热量可表示为：
　　 　　　　　　　　　（6）
　　全工况图可作为设计时非标准工况散热量换算的线算图，避免设计人员进行复杂的公式计算，也可用作散热器热特性分
析。对于给定散热器来说，只要已知供水温度、回水温度、供回水温差、流量和散热量五个变量中任意两个，就可由图查得其余三个变量的值。
　　
5 结论
　　
　　散热器热特性系数A、B是由散热器自身决定的，与测试条件无关。因此，在定流量标准测试条件下得出的热特性系数可用来分析散热器在变流量工况下的特性，进而可以建立散热器在测试工况下的热特性方程，绘制散热器全工况选型图。
　　
参考文献
　　
　　1 采暖散热器散热量测定方法（BG/T 13754-92）及（ISO 3147-75）
　　2 戈特·摩勒，供暖控制技术，北京：中国建材工业出版社，1989.11